ANSYS概率设计PDS讲义(课堂PPT)
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《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、应
ANSYS可靠性设计PDSppt课件
M6-6
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 随机输入参数（RVs—random input variables ） 又称设计驱动参数，直接影响分析结果，需指定分布类型以特征参数
• 相关性（Correlation） 指两个（或多个）随机输入参数之间存在统计上的关联性
• 随机输出变量（RPs—random output parameters) 指有限元分析结果 RP是RV的函数
M6-7
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 循环文件（Loop file） *.loop文件，由ANSYS自动根据分析文件生成。 利用该文件进行概率设计循环
• 概率设计模型（Probabilistic model） 以分析文件形式存在，包括所有定义和设置：RVs、相关性、RPs、概率设计方法和相关 参数等
ANSYS提供的基于有限元的概率设计系统（PDS）的主要应用方向： • 当有限元模型的输入参数不确定时，有限元结
果的不确定程度有多大？响应参数的置信度有 多高？ • 输入参数的不确定性决定响应参数的不确定性 ，目标产品满足设计要求的概率有多大？工作 失效概率有多大？ • 在所有不确定的输入参数中哪个参数的不确定 性对于响应参数的影响程度最大，或者说对于 目标产品最容易引起其工作失效？响应参数对 输入参数变化的灵敏度多大？
• 均值（Mean value）、中间值（Median value）、标准方差（Standard deviation） • ……
M6-8
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
数据流程
ANSYS 数据库文件
RESUM SAVE
/EXIST 分析文件 PDEXE
有限元模型 数据库
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 随机输入参数（RVs—random input variables ） 又称设计驱动参数，直接影响分析结果，需指定分布类型以特征参数
• 相关性（Correlation） 指两个（或多个）随机输入参数之间存在统计上的关联性
• 随机输出变量（RPs—random output parameters) 指有限元分析结果 RP是RV的函数
M6-7
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 循环文件（Loop file） *.loop文件，由ANSYS自动根据分析文件生成。 利用该文件进行概率设计循环
• 概率设计模型（Probabilistic model） 以分析文件形式存在，包括所有定义和设置：RVs、相关性、RPs、概率设计方法和相关 参数等
ANSYS提供的基于有限元的概率设计系统（PDS）的主要应用方向： • 当有限元模型的输入参数不确定时，有限元结
果的不确定程度有多大？响应参数的置信度有 多高？ • 输入参数的不确定性决定响应参数的不确定性 ，目标产品满足设计要求的概率有多大？工作 失效概率有多大？ • 在所有不确定的输入参数中哪个参数的不确定 性对于响应参数的影响程度最大，或者说对于 目标产品最容易引起其工作失效？响应参数对 输入参数变化的灵敏度多大？
• 均值（Mean value）、中间值（Median value）、标准方差（Standard deviation） • ……
M6-8
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
数据流程
ANSYS 数据库文件
RESUM SAVE
/EXIST 分析文件 PDEXE
有限元模型 数据库
ansys基本操作PPT演示文稿
•3
2.1.2 ANSYS12.0界面介绍
ANSYS 的图形用户界面（GUI） 1）Utility Menu（实用菜单）
包括一些在整个分析过程中都有可能要用到的一些命令，比如文 件类命令、选取类命令以及图形控制和一些参数设置等等。 2）Standard Toolbar（标准工具条） 包括一些常用的命令按钮，这些按钮对应的命令都可以在实用菜 单中找到对应的菜单项。 3）Input Window（命令输入窗口） 该窗口为ANSYS命令的输入区域，可以直接输入ANSYS支持的命 令，以前所有输入过的命令以下拉列表的形式显示。
•20
4）建模时注意对模型作一些必要的简化，去掉一些不必要的细节。 如倒角等。过多的考虑细节有可能使问题过于复杂而导致分析无 法进行；
5）采用适当的单元类型和网格密度，结构分析中尽量采用带有中节 点的单元类型（二次单元），非线性分析中优先使用线性单元 （没有中节点的直边单元），尽量不要采用退化单元类型。
•11
2.2 建立模型
2.2.1 指定工作目录、作业名和分析标题 2.2.2 定义图形界面过滤参数 2.2.3 ANSYS的单位制
读者可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统， 只要保证自封闭即可。ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的 单位制系统，但这项设定只有当ANSYS与其它系统比如CAD系统 交换数据时才可能用到（表示数据交换的比例关系），对于 ANSYS本身的结果数据和模型数据没有任何影响。
•14
2.2.6 定义材料属性
绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可 以是线性或非线性的。
与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。 与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中， 可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料），ANSYS通 过独特的参考号来识别每个材料特性组。
2.1.2 ANSYS12.0界面介绍
ANSYS 的图形用户界面（GUI） 1）Utility Menu（实用菜单）
包括一些在整个分析过程中都有可能要用到的一些命令，比如文 件类命令、选取类命令以及图形控制和一些参数设置等等。 2）Standard Toolbar（标准工具条） 包括一些常用的命令按钮，这些按钮对应的命令都可以在实用菜 单中找到对应的菜单项。 3）Input Window（命令输入窗口） 该窗口为ANSYS命令的输入区域，可以直接输入ANSYS支持的命 令，以前所有输入过的命令以下拉列表的形式显示。
•20
4）建模时注意对模型作一些必要的简化，去掉一些不必要的细节。 如倒角等。过多的考虑细节有可能使问题过于复杂而导致分析无 法进行；
5）采用适当的单元类型和网格密度，结构分析中尽量采用带有中节 点的单元类型（二次单元），非线性分析中优先使用线性单元 （没有中节点的直边单元），尽量不要采用退化单元类型。
•11
2.2 建立模型
2.2.1 指定工作目录、作业名和分析标题 2.2.2 定义图形界面过滤参数 2.2.3 ANSYS的单位制
读者可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统， 只要保证自封闭即可。ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的 单位制系统，但这项设定只有当ANSYS与其它系统比如CAD系统 交换数据时才可能用到（表示数据交换的比例关系），对于 ANSYS本身的结果数据和模型数据没有任何影响。
•14
2.2.6 定义材料属性
绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可 以是线性或非线性的。
与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。 与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中， 可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料），ANSYS通 过独特的参考号来识别每个材料特性组。
ansys仿真分析PPT学习课件
19
定义属性
在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性.
在实体模型上指定属性, 您可以避免在网格划分操作
新的材料，一般包括单层和多层）
12
模型的建立
注意：不能使用镜面对称技术（ARSYSM，LSYMM）来 映射圆、圆柱、圆锥或球面到对称平面的另一边，因为每 个实常数的设置不能同时赋给多个基本原型段
13
单元
注意：1、实体单元不能施加棱边载荷
2、轴对称单元不能施加面载荷
3、杆单元上不能施加结点力矩和扭矩
征是： 小变形 弹性范围内的应变和应力 没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。
应力
弹性模量 (EX)
应变 5
分析类型
如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分析。引起 结构刚度显著变化的典型因素有： 应变超过弹性范围（塑性） 大变形，例如承载的鱼竿 两体之间的接触
析中优先选用二次单元 三维壳单元和三维实体单元之间的自由度并不完全相同，这是因
为壳单元的 ROTZ自由度与平面旋转刚度有关，而此刚度是虚拟 的刚度，所以壳单元ROTZ自由度不是真实的，（SHELL43HE 和SHELL63单元（两者的KEYOPT（3）=2，AllMan的旋转自由 度被激活是是例外），因此三维梁单元和三维壳单元相连时引起 对应的自由度不协调
15
单元属性
您可以激活属性编号校核单元属性 :
Utility Menu > PlotCtrls > Numbering
16
网格划分
网格划分包含以下3个步骤 : 定义单元属性 (Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes → ) 指定网格的控制参数 (Main Menu: Preprocessor →Meshing →size control ) 生成网格
ANSYS基础培训PPT课件
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
培训手册
• 流动准则 • 屈服准则 • 强化准则
材料非线性
单元非线性
• 接触 – 点----点 – 点----线 – 点----面 – 面----面 – 刚----柔 – 柔----柔
{σ}=[D][B]{δ}e
{σ}—单元内任一点的应力矩阵
[D]—与单元材料有关的弹性矩阵
利用变分原理，建立作用于单元上的节点力和位
移之间的关系式
{F}e=[K]e{δ}e
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
实体几何模型载荷
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
优点 缺点
改变网格不影响载荷 涉及到的加载实体少
生成的单元在当前激活的单元座标下，节 点为总体直角座标，因此实体与有限元模 型可能有不同座标系统和载荷方向 实体载荷在凝聚分析中不方便，因载荷加 在主自由度上施加关键点约束较繁锁 不能显示所有实体载荷
简例（续）
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
下面以小变形弹性静力问题为例，加以详细介绍。 几何方程：eij=1/2(ui,j+uj,i) 物理方程：sij=aijklekl 平衡方程：sij,j+fi=0 边界条件：
位移已知边界条件 ui=ui （在边界Гu上位移已知） 外力已知边界条件 sij,j+pi=0（在边界Гp上外力已知）
ANSYS概率设计PDS讲义
ANSYS概率设计PDS讲义引言：ANSYS概率设计PDS（Probabilistic Design System）是用于进行概率设计和可靠性分析的工具。
通过在设计过程中引入概率和可靠性分析，可以更准确地评估设计的风险和性能表现，并优化设计。
一、概率设计的基本原理1.1概率设计的概念概率设计是指在设计过程中引入概率分析所涉及的方法和技术。
传统的设计方法往往只考虑设计的平均性能，而没有考虑到设计变量的随机性和不确定性。
概率设计则通过引入概率分布函数来描述设计变量的不确定性，并利用统计学方法进行设计优化。
1.2概率分布函数概率分布函数用于描述设计变量的概率分布情况。
常见的概率分布函数包括正态分布、均匀分布、指数分布等。
概率设计中的关键之一是根据实际情况选择合适的概率分布函数，并对设计变量进行参数估计。
1.3可靠性分析可靠性分析是对设计的可靠性进行评估的方法。
通过引入概率分布函数和可靠性指标，可以评估设计在给定工况下的可靠性水平。
常见的可靠性指标包括可靠度、失效概率等。
二、ANSYS概率设计PDS的基本功能2.1概率建模2.2可靠性分析2.3不确定性传递2.4设计优化三、ANSYS概率设计PDS的应用案例3.1结构设计中的应用在结构设计中，往往需要考虑材料参数的不确定性、几何参数的不确定性等。
通过引入概率设计和可靠性分析方法，可以评估结构的失效概率，并优化结构设计。
3.2车辆动力系统设计中的应用在车辆动力系统设计中，往往需要考虑零部件的制造偏差、工况的变化等不确定因素。
通过引入概率设计和可靠性分析方法，可以评估动力系统的可靠性水平，并优化设计。
3.3电子产品设计中的应用在电子产品设计中，往往需要考虑电子元件的参数变化、温度和湿度的变化等因素。
通过引入概率设计和可靠性分析方法，可以评估电子产品的可靠性，并优化设计。
结论：通过引入ANSYS概率设计PDS的工具和方法，可以更加准确地评估设计的风险和性能表现，优化设计。
《ANSYS教程》课件
运行模拟并等待结果输出，进行模型分析
根据分析结果进行可视化和数据输出，进行分 析和参数调整
ANSYS的模拟实例
1
情景二：电信领域的射频开
2
关设计
分析电路中信号的耦合和系统的灵敏
度，提高通讯质量
3
情景一：沉浸式周围声场仿真
解决声场问题，提高游戏/电影音效 的真实感和观感
情景三：集成电路级超导带 宽解调器
半导体生产仿真
ANSYS模拟了半导体生产的各个方面，不仅节约 了时间和金钱，同时也提供了更优质的产品。
电子显微镜实现
ANSYS电子显微镜可以匹配实验结果，以便进行 更深入的材料分析。
ANSYS的基本操作方法
法
确定清晰的设计目标和对应的边界条件和材料 参数
选择适当的分析方案、网格分析密度、计算环 境和可能的非线性参数
《ANSYS教程》PPT课件
在这份PPT课件中，您将了解到ANSYS的基本原理和概念，以及在不同应用领 域如何使用ANSYS进行模拟分析，为您的工程实践带来变革性的帮助。
什么是ANSYS
技术领袖
ANSYS是计算机仿真和虚拟设计提供商的全 球领导者。
创新应用
ANSYS在空气动力学、声学建模、自动驾驶 汽车等方面处于行业前列。
多适应性
无论是电子、机械还是材料方面，ANSYS提 供了一整套仿真解决方案。
强大网络
ANSYS拥有众多的合作伙伴和客户，可在一 系列行业和领域中提供支持。
ANSYS的应用领域
流体力学分析
ANSYS可以用于模拟汽车、火箭、飞机、船舶等 的风险分析。
建筑设计模拟
ANSYS可用于建筑结构的强度和稳定性评估，确 保建筑物在使用寿命内不发生结构破坏。
根据分析结果进行可视化和数据输出，进行分 析和参数调整
ANSYS的模拟实例
1
情景二：电信领域的射频开
2
关设计
分析电路中信号的耦合和系统的灵敏
度，提高通讯质量
3
情景一：沉浸式周围声场仿真
解决声场问题，提高游戏/电影音效 的真实感和观感
情景三：集成电路级超导带 宽解调器
半导体生产仿真
ANSYS模拟了半导体生产的各个方面，不仅节约 了时间和金钱，同时也提供了更优质的产品。
电子显微镜实现
ANSYS电子显微镜可以匹配实验结果，以便进行 更深入的材料分析。
ANSYS的基本操作方法
法
确定清晰的设计目标和对应的边界条件和材料 参数
选择适当的分析方案、网格分析密度、计算环 境和可能的非线性参数
《ANSYS教程》PPT课件
在这份PPT课件中，您将了解到ANSYS的基本原理和概念，以及在不同应用领 域如何使用ANSYS进行模拟分析，为您的工程实践带来变革性的帮助。
什么是ANSYS
技术领袖
ANSYS是计算机仿真和虚拟设计提供商的全 球领导者。
创新应用
ANSYS在空气动力学、声学建模、自动驾驶 汽车等方面处于行业前列。
多适应性
无论是电子、机械还是材料方面，ANSYS提 供了一整套仿真解决方案。
强大网络
ANSYS拥有众多的合作伙伴和客户，可在一 系列行业和领域中提供支持。
ANSYS的应用领域
流体力学分析
ANSYS可以用于模拟汽车、火箭、飞机、船舶等 的风险分析。
建筑设计模拟
ANSYS可用于建筑结构的强度和稳定性评估，确 保建筑物在使用寿命内不发生结构破坏。
ansys教程完整PPT教学课件
jobname.log
文本
结果文件
jobname.rxx
二进制
图形文件
jobname.grph 二进制
ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储 输入的数据，也存储结果数据:
输入数据 - 必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷等).
结果数据 - ANSYS计算的数值 (位移、应力、应变、温度等).
OOPs!
Lines
Keypoints
第20页/共78页
2.布尔操作
1. ..... 2. ..... 3. .....
Procedure
要使用布尔操作: Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
选择一种布尔操作 (例如： Add)
选择图形类型. 将弹出 选取菜 单 (见下页) 提示选择图形进行 布尔操作.
+ 加载的操作更加容易 ,尤其是在图形中直接拾取时.
第24页/共78页
加载 (续)
无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此, 加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或单元上。
沿线均布的压力
实体模型
加载到实 体的载荷 自动转化 到其所属 的节点或 单元上
均布压力转化到以线为边界的 各单元上
第21页/共78页
四、加载、求解
Objective
4-1. 列表和分类载荷
ANSYS中的载荷可分为:
• 自由度DOF - 定义节点的自由度（ DOF ） 值 (结构分析_位移、热 分析_ 温度、电磁分析_磁势等)
• 集中载荷 - 点载荷 (结构分析_力、热分析_ 热导率、电磁分析_
《ANSYS入门培训》课件
求解器
ANSYS有多种求解器，包括静力分析、热应力分析、 疲劳分析、模态分析等。
有限元分析
ANSYS使用有限元分析方法，能够精确求解各种工 程问题。
计算流体力学
ANSYS可以进行复杂流体的数值计算，如湍流流动、
ANSYS的后处理和可视化
ANSYS可以进行多种后处理和可视化工作，以更直观地呈现分析结果。
应力云图
ANSYS可以生成应力云图，方便工程师分析和评估模型的稳定性。
温度分布图
ANSYS可以显示温度分布图，方便工程师评估模型的热特性。
可视化工具
ANSYS提供了多种可视化工具，如动画、3D图等。
ANSYS的数据管理和文件输出
ANSYS的数据管理和文件输出需要注意多个方面，确保分析结果的正确性。
优化设计
ANSYS可以进行优化设计，以实现最佳性能和最小 成本。
参数化设计
ANSYS可以进行参数化设计，方便工程师实现多种 设计方案。
ANSYS的案例分析
ANSYS在多个领域有着广泛的应用。
汽车行业
ANSYS有很多案例应用于汽车领域，包括车身设计、 发动机分析等。
航空航天
ANSYS在航空航天领域也有相当多的应用示例，包 括结构、气动和热分析等。
数据管理 文件格式 结果输出
ANSYS需要管理多个不同的文件，以确保分析结 果的一致性。
ANSYS支持多种文件格式，如ANSYS文件、CGNS、 ABAQUS、LS-DYNA等。
ANSYS可以输出多种结果文件，如结果数据库文 件、文本文件、图形文件等。
ANSYS的优化和参数化
ANSYS可以进行优化和参数化，以实现最佳设计。
3
电磁场分析
ANSYS可以进行电磁场分析，如电磁兼容性、高频电磁、电磁散射等。
ansys讲义07.ppt
M6-10
误差估计在同时符合以下情况有效: • 线性静力结构分析及线性稳态热分析 • 大多数 2-D 或 3-D 实体或壳单元
不符合以上条件的分析，或者使用PowerGraphics时， ANSYS自动关闭误差估计. 您也可以手动关闭误差估计 General Postprocessor > Options for Output, 这仅对少数情况会明显节省计算时间 （尤其在热分析）.
M6-11
验证足够的网格密度
误差信息 在ANSYS通用后处理中，能够得到如下误差信息:
应力分析： • 能量百分比误差 • 单元应力偏差 • 单元能量误差 • 应力上下限
热分析 • 能量百分比误差 • 单元热流密度偏差 • 单元能量误差
M6-12
能量百分比误差
能量百分比误差是对所选择的单元 的位移、应力、温度或热流密度的 粗略估计. 它可以用于比较承受相 似载荷的相似结构的相似模型.
M6-13
应力偏差
要检验某个位置的网格离散 应力误差，可以列出或绘制 应力偏差.
某一个单元的应力偏差是此 单元上全部节点的六个应力 分量值与此节点的平均应力 值之差的最大值.
应力偏差可在通用后处理的
Plot Results > Element
Solu > Error Estimation > Stress deviation (SDSG)菜 单中得到.
调试一个可以的分析结果 (续)
这里有一种方法，寻找到底是什么导致分析结果与预期的不一样. 1. 找到一个类似的问题及其分析结果，这个结果您已经充分理解并且结果完全
正确. 它也许来自《ANSYS验证手册》或培训手册，或您以前作过的分析. 它应该尽量简单. 让我们把它叫作“好”的结果. 2. 一步一步地消除“好”结果与“坏”结果之间的模型及载荷或求解控制等方 面的差距，直到: a. “好”结果变成“坏”结果或者 b. “坏”结果变成“好”结果.
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概率设计
N
D
M6-1
概率设计
前言：可靠度基本理论 第一节：基于有限元的概率设计技术
1.1 基于有限元的概率设计(PDS)简介 1.2 PDS的基本概率与过程数据流 1.3 PDS中的参数分布函数及其选用 1.4 Monte Carlo法 1.5 响应面法 第二节：基于有限元的概率设计基本过程 2.1 创建分析文件 2.2 初始化概率设计分析及参数 2.3 进入PDS并指定分析文件 2.4 定义概率设计模型 2.5 选择概率设计方法或工具 2.6 执行概率设计分析 2.7 拟合和使用响应面 2.8 概率设计结果后处理 第三节：概率设计分析的实例 3.1承受横向集中力板的LHS抽样MCS概率设计实例 3.2三根杆桁架系统的直接抽样MCS概率分析实例
November 30, 1998
Dynamics - Release 55 （001174）
M6-2
可靠度基本理论
结构的极限状态：整个结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规 定的某一功能要求。结构的极限状态实质上是结构工作状态的一个阀值， 如果工作状态超过这一阀值，则结构处于不安全、不耐久或不适用的状态 ；若工作状态没超过这一阀值，则结构处于安全、耐久、适用的状态
• 均值（Mean value）、中间值（Median value）、标准方差（Standard deviation）
• ……
November 30, 1998
Dynamics - Release 55 （001174）
M6-8
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
数据流程
ANSYS 数据库文件
RESUM SAVE
M6-7
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 循环文件（Loop file） *.loop文件，由ANSYS自动根据分析文件生成。 利用该文件进行概率设计循环
• 概率设计模型（Probabilistic odel） 以分析文件形式存在，包括所有定义和设置：RVs、相关性、RPs、概率设计方法和相关 参数等
• 仿真（Simulation） • 分析文件（Analysis file）
是一个ANSYS输入文件，包含一个完整的分析过程，如前处理、求解和后处理等 必须包含参数化自动建模的过程，所有输入和输出项，将可能被定义成随机输入参数和随机输出 参数
November 30, 1998
Dynamics - Release 55 （001174）
0 可靠状态
1. 用定义计算结构可靠度
结构的工作状态
Pf P[g(X ) 0] g(X )0 f (X )dX
2.用统计分析计算可靠度
Pf
P[g(x) 0] lim k n n
式中，n ——试验的总次数；
k ——实验中 g(x) 0的次数。
November 30, 1998
Dynamics - Release 55 （001174）
M6-4
1.1 基于有限元的概率设计(PDS)简介
• 利用概率设计方法可以帮助用户确定“失效”情况发生的可能性， 这样就使得用户可以改进设计直到满足用户可以接受的“极限”即 可。
• 概率设计技术是用来评估输入参数的不确定性对于系统响应的影响 行为及其特性。
• 输入参数包括几何尺寸、加工误差、材料、载荷等不确定因素。 • 响应参数包括温度、应力、位移等。 • 有限元分析技术与概率设计技术相结合，就是基于有限元的概率设
November 30, 1998
Dynamics - Release 55 （001174）
M6-6
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 随机输入参数（RVs—random input variables ） 又称设计驱动参数，直接影响分析结果，需指定分布类型以特征参数
• 相关性（Correlation） 指两个（或多个）随机输入参数之间存在统计上的关联性
/EXIST 分析文件 PDEXE
有限元模型 数据库
可靠性分析 PDEXE 数据库
循环文件
PDRESUM PDSAVE
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可靠性分析 数据库文件
Dynamics - Release 55 （001174）
• 当有限元模型的输入参数不确定时，有限元结 果的不确定程度有多大？响应参数的置信度有 多高？
• 输入参数的不确定性决定响应参数的不确定性 ，目标产品满足设计要求的概率有多大？工作 失效概率有多大？
• 在所有不确定的输入参数中哪个参数的不确定 性对于响应参数的影响程度最大，或者说对于 目标产品最容易引起其工作失效？响应参数对 输入参数变化的灵敏度多大？
用 Z g( X )表示结构的工作状态，称作结构的功能函数。则结构的工作状态 可表示为：
0 失效状态 Z g(X ) 0 极限状态
0 可靠状态
结构的工作状态
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Dynamics - Release 55 （001174）
M6-3
可靠度基本理论
0 失效状态 Z g(X ) 0 极限状态
• 随机输出变量（RPs—random output parameters) 指有限元分析结果 RP是RV的函数
• 概率设计参数 （probabilistic design variables） RV和RP统称为概率设计参数，在定义时必需指定
• 样本（Sample） 一个样本就是一序列确定的随机输入参数值
• 概率设计数据库（PDS database） 包括当前设计的环境，包括RVs、相关性、RPs、概率设计方法、被执行的概率分析及存储其结 果的各种文件、使用哪个概率设计分析中的哪个输出参数来拟合响应表面、拟合中所使用的回归 模型、拟合结果等。 可以被存储到jobname.pds，并且可重新读入。结果不存储在这个数据库中。拟合响应表面的样 本即存储在数据库中。
计，即ANSYS程序提供的PDS技术（Probabilistic Design System）.
November 30, 1998
Dynamics - Release 55 （001174）
M6-5
1.1 基于有限元的概率设计(PDS)简介
ANSYS提供的基于有限元的概率设计系统（PDS）的主要应用方向：
N
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M6-1
概率设计
前言：可靠度基本理论 第一节：基于有限元的概率设计技术
1.1 基于有限元的概率设计(PDS)简介 1.2 PDS的基本概率与过程数据流 1.3 PDS中的参数分布函数及其选用 1.4 Monte Carlo法 1.5 响应面法 第二节：基于有限元的概率设计基本过程 2.1 创建分析文件 2.2 初始化概率设计分析及参数 2.3 进入PDS并指定分析文件 2.4 定义概率设计模型 2.5 选择概率设计方法或工具 2.6 执行概率设计分析 2.7 拟合和使用响应面 2.8 概率设计结果后处理 第三节：概率设计分析的实例 3.1承受横向集中力板的LHS抽样MCS概率设计实例 3.2三根杆桁架系统的直接抽样MCS概率分析实例
November 30, 1998
Dynamics - Release 55 （001174）
M6-2
可靠度基本理论
结构的极限状态：整个结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规 定的某一功能要求。结构的极限状态实质上是结构工作状态的一个阀值， 如果工作状态超过这一阀值，则结构处于不安全、不耐久或不适用的状态 ；若工作状态没超过这一阀值，则结构处于安全、耐久、适用的状态
• 均值（Mean value）、中间值（Median value）、标准方差（Standard deviation）
• ……
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M6-8
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
数据流程
ANSYS 数据库文件
RESUM SAVE
M6-7
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 循环文件（Loop file） *.loop文件，由ANSYS自动根据分析文件生成。 利用该文件进行概率设计循环
• 概率设计模型（Probabilistic odel） 以分析文件形式存在，包括所有定义和设置：RVs、相关性、RPs、概率设计方法和相关 参数等
• 仿真（Simulation） • 分析文件（Analysis file）
是一个ANSYS输入文件，包含一个完整的分析过程，如前处理、求解和后处理等 必须包含参数化自动建模的过程，所有输入和输出项，将可能被定义成随机输入参数和随机输出 参数
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0 可靠状态
1. 用定义计算结构可靠度
结构的工作状态
Pf P[g(X ) 0] g(X )0 f (X )dX
2.用统计分析计算可靠度
Pf
P[g(x) 0] lim k n n
式中，n ——试验的总次数；
k ——实验中 g(x) 0的次数。
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M6-4
1.1 基于有限元的概率设计(PDS)简介
• 利用概率设计方法可以帮助用户确定“失效”情况发生的可能性， 这样就使得用户可以改进设计直到满足用户可以接受的“极限”即 可。
• 概率设计技术是用来评估输入参数的不确定性对于系统响应的影响 行为及其特性。
• 输入参数包括几何尺寸、加工误差、材料、载荷等不确定因素。 • 响应参数包括温度、应力、位移等。 • 有限元分析技术与概率设计技术相结合，就是基于有限元的概率设
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M6-6
1.2 PDS的基本概率与过程数据流
基本概念：
• 随机输入参数（RVs—random input variables ） 又称设计驱动参数，直接影响分析结果，需指定分布类型以特征参数
• 相关性（Correlation） 指两个（或多个）随机输入参数之间存在统计上的关联性
/EXIST 分析文件 PDEXE
有限元模型 数据库
可靠性分析 PDEXE 数据库
循环文件
PDRESUM PDSAVE
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可靠性分析 数据库文件
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• 当有限元模型的输入参数不确定时，有限元结 果的不确定程度有多大？响应参数的置信度有 多高？
• 输入参数的不确定性决定响应参数的不确定性 ，目标产品满足设计要求的概率有多大？工作 失效概率有多大？
• 在所有不确定的输入参数中哪个参数的不确定 性对于响应参数的影响程度最大，或者说对于 目标产品最容易引起其工作失效？响应参数对 输入参数变化的灵敏度多大？
用 Z g( X )表示结构的工作状态，称作结构的功能函数。则结构的工作状态 可表示为：
0 失效状态 Z g(X ) 0 极限状态
0 可靠状态
结构的工作状态
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M6-3
可靠度基本理论
0 失效状态 Z g(X ) 0 极限状态
• 随机输出变量（RPs—random output parameters) 指有限元分析结果 RP是RV的函数
• 概率设计参数 （probabilistic design variables） RV和RP统称为概率设计参数，在定义时必需指定
• 样本（Sample） 一个样本就是一序列确定的随机输入参数值
• 概率设计数据库（PDS database） 包括当前设计的环境，包括RVs、相关性、RPs、概率设计方法、被执行的概率分析及存储其结 果的各种文件、使用哪个概率设计分析中的哪个输出参数来拟合响应表面、拟合中所使用的回归 模型、拟合结果等。 可以被存储到jobname.pds，并且可重新读入。结果不存储在这个数据库中。拟合响应表面的样 本即存储在数据库中。
计，即ANSYS程序提供的PDS技术（Probabilistic Design System）.
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M6-5
1.1 基于有限元的概率设计(PDS)简介
ANSYS提供的基于有限元的概率设计系统（PDS）的主要应用方向：